11. Очистка хромовых сточных вод (химическая и электрохимическая).

Реагентная (химическая) очистка заключается в том, сто сначала Cr⁶⁺ восстанавливается до Cr³⁺, который затем осаждают в виде Cr(OH)₃. Для восстановления Cr⁶⁺ используют широко распространенные восстановители: сернистый газ SO₂, бисульфит и сульфит натрия Na₂SO₃, железный купорос FeSO₄. Осаждение трехвалентного хрома проводят известковым молоком, щелочью, углекислым натрием при pH = 9 – 8. Восстановление протекает по уравнениям:

K₂Cr₂O₇ + 3Na₂SO₃ + 4H₂SO₄ -> Cr₂(SO4)₃ + 3Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O (и еще есть 2 ур-я…)

Затем в щелочной среде выпадает осадок в виде:

Cr³⁺ + 3OH^-  Cr(OH)₃↓

Электрохимическая очистка: в процессе электрокоагуляции на аноде из железа или стали происходит анодное растворение с образованием Fe(OH)₂. Восстановление Cr⁶⁺ до Cr³⁺ протекает в кислой среде по реакции:

Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ +14H⁺  2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂O

Восстановление Cr₂O₇^2- может происходить и у катода: Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e  Cr³⁺ + 7H₂O

2H⁺ + 2e  H₂ В результате этих реакций повышается pH и ионы Fe³⁺, Cr³⁺ осаждаются в виде гидроксидов.

Процесс очистки ст в от шестивалентного хрома м.б. осуществлен при использовании анодов из свинца; восстановление бихромат-ионов происходит из катода, а свинцовый электрод не растворяется.

Широко распространен гальванокоагуляционный метод: восстановление бихромата ионами двухвалентного железа в кислой среде. На аноде образуются ионы железа по реакции: Fe⁰  Fe²⁺ + 2e

Затем протекает реакция:

6Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14H⁺  6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H₂O

12. Очистка сточных вод от нефтепродуктов.

Сточ воды, содержащие нефтепродукты (бензин, керосин, масла, мазут, смазочно-охлаждающие жид-ти), образуются в процессе обработки деталей, их промывки, расконсервации, а также при использовании в кач-ве топлива бензина или керосина.

Общепринятая схема очистки ст в от нефтепр-в включает 3 стадии: 1) механическая очистка от грубодисперсных примесей, твердых и жидких; 2) физико-химическая очистка от мелкодисперсных частиц (нп, флотация); 3) глубокая очистка ст вод (озонирование, сорбция, биологическая очистка).

Для отделения масел, жиров, смол, нефти и нефтепродуктов, плавающих на пов-ти ст вод, исп-ют различной конструкции маслоуловители, жироловки, нефтеловушки.

Механическая очистка нефтепр-в осущ в нефтеловушках (горизонтальные отстойники, оборудованные трубопроводами для слива верхнего слоя, содержащего в осн нефтепр-ты, и нижнего – для слива осветленной воды). Вторая стадия очистки нефтесодержащих ст вод – флотация. Для слива в водоемы необходимо проводить очистку от нефтепр-в до санитарных норм. Это достигается путем доочистки воды озонированием, сорбционной или биологической очисткой.

13. Твердые отходы металлургии и теплоэнергетического комплекса, их утилизация. Пути экологического совершенствования этих производств.

Металлургия.

При работе таких производств, как агломерационное, доменное, сталеплавильное, горячего проката, травления металлов образуются значительные массы шламово-пылевых отходов.

В результате взаимодействия золы топлива, компонентов пустой породы и флюсов образуются металлургические шлаки. В зависимости от состава различают основные, в которых преобладают оксиды кальция и магния; кислые, отличающиеся повышенным содержанием оксидов кремния и алюминия, и нейтральные – доменные шлаки. Шлаки содержат богатый спектр химических соединений, поэтому являются ценным сырьем для получения строительных материалов и изделий, являющихся более качественными и дешевыми, чем получаемые из природного сырья.

Основным способом переработки шлаков в настоящее время является их грануляция.

Сталеплавильные шлаки содержат железо, MnO, различные оксиды и сульфиды. Около половины перерабатываемой массы этих шлаков идет на изготовление щебня, около трети используется в качестве оборотного продукта, примерно пятая часть перерабатывается в удобрения для сельского хозяйства. При переработке этих шлаков с помощью электромагнитных сепараторов из них извлекается металл.

Согласно химическому составу шлаки цветной металлургии могут быть условно объединены в три группы:

1. шлаки никелевых заводов и часть шлаков медных заводов, отличающихся малым содержанием цветных металлов и железа. Перерабатываются в различные стройматериалы и изделия.

2. медные шлаки, отличающиеся значительным содержанием железа, малым содержанием меди и наличием ≤5% Zn и Pb. Переработка лишь при комплексном извлечении железа, цинка и Pb с одновременной утилизацией силикатной части.

3. оловянные, свинцовые и часть медных шлаков, отличающихся значительным содержанием Zn, Pb и Sn.

Технологическая схема переработки шлаков выбирается в зависимости от их состава и физико-химических свойств и может включать как гидрометаллургические, так и пирометаллургические способы извлечения металлов. При пирометаллургическом способе осуществляют восстановление металлов из их безводных соединений в условиях высоких температур. Гидрометаллургический метод связан с восстановлением металлов из водных растворов их соединений различными методами.

Энергетические установки.

Основными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках, являются CO₂ и H₂O, продукты неполного сгорания топлива – оксид углерода, сажа, углеводороды, несгоревшие частицы твердого топлива, зола, шлаки и прочие механические примеси. По объему образования и составу твердые отходы сжигания топлив-золы и шлаки – близки к металлургическим шлакам. На 80-90% химический состав золошлаковых отходов представлен оксидами Si, Al, Fe, Ca и Mg, помимо этого в них присутствуют соединения Ti, V, Ge, Ga, S, а также несгоревшие частицы топлив.

Золы сланцев и торфа содержат значительные количества CaO и используются для известкования кислых почв вследствие содержания значительных количеств К и Р, а также микроэлементов, необходимых ряду с/х культур, они применяются практически без какой-либо дополнительной обработки в качестве удобрений. Некоторые виды золошлаковых отходов используют в качестве агентов очистки промстоков.

Золы углей и нефтей содержат многие металлы. Максимальные концентрации Sr, V, Zn, Ge в золе углей могут достигать 10 кг/т. В золе нефтей содержание V₂O₅ в отдельных случаях достигает по массе 65%. Зола торфа содержит значительные количества U, Co, Cu, Ni, Zn, V, Pb.

Пути решения экологических проблем черной и цветной металлургии:

- комплексное исп-е руд цвет металлов

- улавливание и переработка вредных газообраных выбросов

- разработка технологий переработки тверд отходов

- исп-е многотоннажных отходов обогащение и выплавки металлов в технологии строительных материалов

- повторное вовлечение в технологический процесс сточных вод.

Экологическое совершенствование теплоэнергетики идет по различным взаимодополняющим направлениям.

• улавливание, обезвреживание и целевая переработка газообразных выбросов, использование твердых отходов в других производствах и минимизация водопотребления.

• "улучшение" топлива путем предварительного удаления из него вредных примесей или переработки твердого горючего на жидкие продукты.

• использование принципиально отличных от реакции горения источников энергии.